光的折射

约 3199 字大约 11 分钟

水中的鱼看起来不在真实位置，池底也往往显得较浅。真正改变的是光在界面处的方向以及人眼追溯的像的位置，不是鱼或池底被移动了。

一、知识点理解概念

1. 光进入另一种透明介质

光从一种透明介质进入另一种透明介质时发生折射。斜入射时，传播方向通常改变；垂直入射时，方向可以不变。

比较项	空气斜射入水或普通玻璃	水或普通玻璃斜射入空气
折射光与法线关系	更靠近法线	更远离法线
两角大小	折射角小于入射角	有折射光时，折射角大于入射角
同一介质对，入射角增大	折射角也增大	在能形成折射光的范围内，折射角也增大
垂直入射的边界	两角都是 $0^\circ$ ，方向不变	两角都是 $0^\circ$ ，方向不变

折射光线、入射光线与法线在同一平面内；斜入射时，两条光线分居法线两侧。两种角都从法线量起，不能从介质界面量起。

折射光路可逆。 光逆着原折射光路射入，可以沿原入射路径返回。界面处通常还同时发生反射，反射光返回原介质，折射光进入另一介质，两者不能混认。

方向不变，不等于速度不变

光垂直从空气进入水，虽然没有方向偏折，传播速度仍发生变化。不要把“没有偏折”写成“没有进入另一介质”。

2. 为什么水中物体看起来偏离原位置

物体发出或反射的光从水进入空气，界面处发生折射。
折射光进入眼睛，人沿空气中的光线反向直线追溯。
追溯的位置与真实物体位置不同，形成所见的虚像。

从岸上观察水平水面下的物体，通常感觉它比实际位置浅。物体没有变浅，只是所见位置改变。 若界面竖直，应按具体光路判断，不能把所有折射虚像都画在物体“正上方”。

3. 水中鱼与水面云影不是同一成因

看到的对象	真实物体在哪里	光路的关键变化	像的性质
水中的鱼	水面以下	光从水进入空气后折射	虚像
水面的云影	水面以上的天空	光在水面反射后进入眼睛	虚像
水中筷子看似弯折	筷子一部分在水中	水下部分的光经折射，所见位置偏移	水下部分形成折射虚像

两个像都好像“在水里”，不能由此推断两者成因相同。

二、考点方法与例题

1. 现象判断：找到造成变化的关键界面

池底先反射光，光再经水面折射进入眼睛。一道题可以同时涉及几个过程，但问“为什么看起来变浅”，就应回答造成视位置偏移的折射，而不是只找光路里出现过的任意过程。

例题 01 池水为何显得浅 2024 天津中考

题目

清澈见底的池水看起来比实际的浅，为了安全不要贸然下水。池水变“浅”的原因是（）

A. 光的折射

B. 平面镜成像

C. 光的反射

D. 光的直线传播

答案与解析

解析

池底反射的光从水进入空气时发生折射，进入眼睛后，人沿空气中的光路反向追溯，看到比实际池底浅的位置。池底反射让光从物体来到水面，而使视位置偏移的关键是折射。水的实际深度没有因此减少。

本题结论

A。

2. 根据角度关系画折射光

标清光从哪种介质进入哪种介质。
过入射点作垂直界面的法线。
先确定折射光在法线哪一侧，再判断相对靠近或远离法线。
比较同一介质对中的两束光：入射角较小，对应折射角也较小。
实线加传播箭头，角标在折射光与法线之间。

例题 02 两束红光从水射入空气 2024 河南中考

题目

如图, 观光水池中, 一束红光沿 AO 方向从水射入空气, 折射光线为 $OA'$ 。若另一束红光沿 BO 方向从水射入空气, 请在图甲中大致画出入射光线 BO 的折射光线, 并标出对应的折射角 r。

甲

答案与解析

解析

BO 比 AO 更靠近水面法线，入射角较小；同一红光、同一介质对，其折射角也较小。因此 OB′ 应在 OA′ 与法线之间，并且仍比 BO 与法线的夹角大。折射角 r 标在空气侧的 OB′ 与法线之间，箭头由 O 指向空气。

本题结论

OB′ 位于 OA′ 与法线之间；r 为 OB′ 与法线的夹角。

3. 已知物点、像点或刚好可见条件

给出像点时： 先连“像点—眼睛”，与界面的交点确定入射点；再连接真实物点与入射点。

刚好可见时： 用眼睛与遮挡边缘确定空气中的极限光路，找到它与界面的交点，再接回真实物点。

作图最后沿实际传播方向检查：物体 → 界面 → 眼睛。像点只帮助确定观察方向，不是真实光的出发点。

例题 03 航天员怎样看见水中的斑马鱼 2024 山东菏泽中考

题目

2024 年 4 月 26 日,神舟十八号载人飞船成功对接中国空间站,装有 4 条斑马鱼的特制透明容器顺利转移到问天实验舱,如图甲所示。请你在图乙中画出航天员看到斑马鱼的光路图(S 表示斑马鱼的实际位置,S'表示航天员看到的斑马鱼像的位置,不考虑容器壁对光线的影响)。

甲

乙

答案与解析

解析

题目明确忽略容器壁，按水与空气的界面处理。先连 S′ 与眼睛，交界面于 O；连 S、O 得到水中入射光，再画 O 到眼睛的空气段。箭头沿 S→O→眼睛。

水到空气斜射，折射角较大。O 到 S′ 是反向延长线，用虚线；真实光从 S 出发，不是从 S′ 出发。这里界面竖直，要依图中位置作图，不能机械套“像在正上方”。

本题结论

真实光路为 S→O→眼睛；O 到 S′ 为虚线延长线。

例题 04 加水后刚好看到硬币 2024 江苏扬州中考节选

题目

如图所示，向碗中加水至图示位置，请画出人眼刚好看到硬币上 $P$ 点的光路图。

答案与解析

解析

“刚好看到”意味着进入眼睛的光恰好掠过碗沿。沿眼睛与碗沿确定空气段，它与水面的交点为 O；连接 P、O，组成水中入射段。真实光沿 P→O→眼睛传播，两段都画带箭头的实线。

本题结论

水中 P→O、空气中 O→眼睛均为真实光路，均用实线。

A. 入射角增大，折射角减小
B. 折射角一定小于入射角
C. 光的传播方向有可能不变
D. 光的传播速度保持不变

答案与解析

解析

A 错：入射角增大，折射角也增大。B 错：垂直入射时两角相等，都是零。C 对：垂直入射方向不变。D 错：光从空气进入水，传播速度改变；方向不变并不表示速度不变。

本题结论

C。

2. 在水中看到的像都叫反射像

判断从真实物体的位置开始，而不是从像“看起来在哪儿”开始。水中的鱼与天空的云，光到眼睛前经过的关键过程不同。

辨析 02 鱼儿仿佛在云中游 2024 山东烟台中考

题目

蓝蓝的天上白云飘，站在湖边的小明看到清澈的水中鱼儿在云中游动，下列说法正确的是（）

A. 看到的水中的鱼是实像
B. 看到的水中的云是实像
C. 看到的水中的云是由于光的折射形成的
D.看到的水中的鱼是由于光的折射形成的

答案与解析

解析

鱼在水里，光出水后经折射进入眼睛，形成折射虚像；云在水面上方，水面反射形成云的虚像。因此 A、B 把虚像说成实像，C 把云影误作折射，D 正确。

本题结论

D。

3. 真实折射光也画成虚线

线型按物理意义区分，不按“水里或空气里”区分：

线或像	线型
实际传播的入射、反射、折射光	实线并标箭头
法线	虚线
用来追溯虚像的反向延长线	虚线
虚像	按作图约定用虚线表示

回看硬币题： 水面到眼睛的折射光是真实传播段，应为实线。题图中的虚线用来提示观察方向，完成光路时，应把水面到眼睛的真实折射段画成带箭头的实线。